JP2007013189A - Warp preventing heat spreader of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a warp preventing heat spreader of a semiconductor device. <P>SOLUTION: The heat spreader is constituted of a metal thin plate having a substantially constant thickness, and at least one opening is formed. Therefore, it is made possible for an adhesive or resin to be exuded of the opening. The heat spreader stiffens a package by bonding firmly each other components of the package (that is, a circuit substrate, a die, the heat spreader, and a stiffening frame). At the same time, the heat spreader dissipates heat generated from the die. In addition, it is possible to easily mount the heat spreader to the die by arranging the heat spreader and filling it with a mold resin. The mold resin flows through the opening readily and fills a gap between the heat spreader and the die. Further, the mold resin replaces air passing through the gap, and makes it exit from the opening. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本願は、アメリカ仮出願番号６０／６９５，６４０（発明の名称：「Anti-Warp Heat Spreader for Semiconductor Devices」、出願日：２００５年６月３０日）の利点を主張するものである。本願は、この出願を引用することにより、その一部をなすものとする。   This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 695,640 (Title of Invention: “Anti-Warp Heat Spreader for Semiconductor Devices”, filing date: June 30, 2005). This application is incorporated herein by reference.

〔技術分野〕
本発明は、集積回路（「ＩＣ」）、半導体チップなどといった半導体デバイスの、反り防止ヒートスプレッダ、および、そのようなヒートスプレッダを含む半導体デバイスに関するものである。 〔Technical field〕
The present invention relates to a warp prevention heat spreader of a semiconductor device such as an integrated circuit (“IC”), a semiconductor chip, and the like, and a semiconductor device including such a heat spreader.

〔背景〕
反り防止ヒートスプレッダについては、先行技術としての特許に記載されている。例えば、米国特許６，８４８，１７２号公報（Fitzgerald他）、米国特許５，９９８，２４１号公報（Niwa）、特開平７−３０２８６６号公報（Japanese Patent No. 07302866 A）（Okikawa他）、特開平１０−０５６１１０号公報(Japanese Patent No. 10056110 A)（Muramatsu他）、および、特開平９−００８１８６号公報(Japanese Patent No. 09008186 A)（Imura他）の全てが、このデバイスについて記載している。先行技術であるこれらの文献をそれぞれ引用することにより本願の一部をなすものとする。 〔background〕
The warp preventing heat spreader is described in a patent as a prior art. For example, US Pat. No. 6,848,172 (Fitzgerald et al.), US Pat. No. 5,998,241 (Niwa), JP-A-7-302866 (Japanese Patent No. 07302866 A) (Okikawa et al.), Japanese Laid-Open Patent Application No. 10-056110 (Japanese Patent No. 10056110 A) (Muramatsu et al.) And Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-008186 (Japanese Patent No. 09008186 A) (Imura et al.) All describe this device. Yes. Each of these prior art documents is incorporated by reference.

半導体デバイスは、一般的に、半導体チップ（いわゆるダイ）と回路基板とから構成されている。ダイは、合成樹脂を用いて回路基板の上面に実装されており、ボンディングワイヤによって回路基板の下面に電気的に接続されている。このボンディングワイヤは、ダイの下側から回路基板の開口部を介して回路基板の下面へと延びている。また、ボンディングワイヤは、回路基板の下面に位置する導体トラックに接続されている。   A semiconductor device is generally composed of a semiconductor chip (so-called die) and a circuit board. The die is mounted on the upper surface of the circuit board using a synthetic resin, and is electrically connected to the lower surface of the circuit board by a bonding wire. The bonding wire extends from the lower side of the die to the lower surface of the circuit board through the opening of the circuit board. The bonding wire is connected to a conductor track located on the lower surface of the circuit board.

ダイを含む回路基板（いわゆるパッケージ）の少なくとも上面は、一般的には、合成樹脂によって被覆されている。これにより、ダメージによる衝撃からダイを保護する、パッケージの上に補強枠が形成される。高性能半導体チップの場合には、特に、ヒートスプレッダ（ヒートシンクと組み合わされたもの）が、パッケージに加えられていることが多い。これは、動作中にダイによって生成された熱を拡散するため、つまり熱による損失を改善するためである。一般的には、ヒートスプレッダは、合成樹脂によってダイの上端に接着されている。ヒートシンクが用いられる場合の大部分では、ヒートスプレッドは露出したままである。つまり、この場合のヒートスプレッダは、補強枠によって覆われていない。   At least the upper surface of a circuit board (so-called package) including a die is generally covered with a synthetic resin. This forms a reinforcement frame on the package that protects the die from impact due to damage. In the case of high performance semiconductor chips, in particular, a heat spreader (in combination with a heat sink) is often added to the package. This is to spread the heat generated by the die during operation, i.e. to improve heat losses. Generally, the heat spreader is bonded to the upper end of the die with a synthetic resin. In most cases where a heat sink is used, the heat spread remains exposed. That is, the heat spreader in this case is not covered with the reinforcing frame.

熱によって引き起こされ、パッケージを破損してしまう反りを防止し、パッケージを強化するために、ヒートスプレッダを補強部材として用いる努力がなされてきた。しかしながら、これまでの経験からすると、提案されてきた解決策は、それほど効果的ではなかった。したがって、熱による半導体デバイスの反りを最小限に抑えるために、ヒートスプレッダを用いて半導体デバイスの機械的強度を改善する必要がある。   Efforts have been made to use heat spreaders as reinforcing members to prevent warpage caused by heat and damage to the package, and to strengthen the package. However, from previous experience, the proposed solution has not been very effective. Therefore, in order to minimize the warpage of the semiconductor device due to heat, it is necessary to improve the mechanical strength of the semiconductor device using a heat spreader.

〔発明の概要〕
一側面では、本発明は、熱による反りを最小限に抑えるために、熱を効果的に拡散し、熱による損失に役立つと同時に半導体デバイスを補強する、半導体デバイス用のヒートスプレッダを提示する。他の側面では、本発明は、過熱による熱の不具合とともに熱変形による機械的な不具合の影響を受けないヒートスプレッダを備えた半導体デバイスを提示する。 [Summary of the Invention]
In one aspect, the present invention presents a heat spreader for semiconductor devices that effectively diffuses heat and helps to dissipate heat while at the same time reinforcing the semiconductor device to minimize thermal warping. In another aspect, the present invention provides a semiconductor device with a heat spreader that is not affected by thermal failure due to overheating and mechanical failure due to thermal deformation.

例えば、反り防止ヒートスプレッタは、半導体デバイスに備えられ得る。この半導体デバイスでは、反り防止ヒートスプレッタは、厚さがほぼ一定の金属薄板からなっている。この金属薄板は穿孔処理され、少なくとも１つの開口部が形成されており、この開口部がモールド樹脂の通路となっている。   For example, a warp prevention heat spreader may be provided in a semiconductor device. In this semiconductor device, the warp preventing heat spreader is made of a thin metal plate having a substantially constant thickness. The thin metal plate is perforated to form at least one opening, which serves as a mold resin passage.

このヒートスプレッダは、パッケージの構成要素（つまり、回路基板、ダイ、ヒートスプレッダ、および、補強枠）同士をしっかりと接着することによりパッケージを補強するように、設計されている。同時に、このヒートスプレッダは、動作中にダイから生じた熱が効果的に放散するように、設計されている。また、補強枠の製造に用いられるモールドにヒートスプレッダを配置し、次に、モールドにモールド樹脂を充填することにより、該ヒートスプレッダをダイに簡単に装着することができる。このモールド樹脂は、開口部を通って容易に流れ、ヒートスプレッダとダイとの隙間を充填する。また、該モールド樹脂は、隙間から開口部を通って抜ける空気を入れ替える。したがって、ダイとヒートスプレッダとは、しっかりと、きわめて強く結合される。ヒートスプレッダの下の接着層と、ヒートスプレッダ上の補強枠とは、開口部を介して相互にしっかりと結合されている。   The heat spreader is designed to reinforce the package by firmly bonding the package components (i.e., circuit board, die, heat spreader, and reinforcement frame) together. At the same time, the heat spreader is designed to effectively dissipate heat generated from the die during operation. Further, the heat spreader can be easily mounted on the die by placing the heat spreader in a mold used for manufacturing the reinforcing frame and then filling the mold with mold resin. This mold resin flows easily through the opening and fills the gap between the heat spreader and the die. Further, the mold resin replaces the air that passes through the opening from the gap. Therefore, the die and the heat spreader are firmly and extremely strongly bonded. The adhesive layer under the heat spreader and the reinforcing frame on the heat spreader are firmly connected to each other through the opening.

本発明のさらに他の側面では、金属薄板はほぼ平坦になっており、少なくとも１つの溝を有している。該溝には、少なくとも１つの開口部が位置している。また、該溝は、金属薄板の厚さが部分的に薄くなっているように形成されている。このような溝は、例えば金属薄板の上面をエッチングすることにより、形成可能である。また、上記のモールド樹脂は、成形中に溝を充填し、硬化後に補強枠となる。特に、溝の充填後に成形中に流れ出た余分なモールド樹脂を回収するために、各溝と平行に、畝溝（furrows）が備えられていることが、有効である。こうして、ヒートスプレッドの上面は、モールド樹脂が存在しない状態になる。   In yet another aspect of the invention, the sheet metal is substantially flat and has at least one groove. At least one opening is located in the groove. The groove is formed so that the thickness of the metal thin plate is partially reduced. Such a groove can be formed, for example, by etching the upper surface of a thin metal plate. The mold resin fills the grooves during molding and becomes a reinforcing frame after curing. In particular, it is effective that furrows be provided in parallel with each groove in order to collect excess mold resin that flows out during molding after filling the groove. Thus, the upper surface of the heat spread is in a state where there is no mold resin.

本発明のさらに別の側面では、金属薄板は、互いに平行に延びる第１グループの溝と、それらと交差し、かつ互いに平行に延びる第２グループの溝とを有している。したがって、ダイを取り囲む溝の格子が形成可能になる。パッケージを簡単に切断またはのこぎりのようなもので切る（sawing）ことにより、同時に成形された一グループのパッケージから、１つのパッケージを簡単に分離させることができる。また、溝に沿って複数の開口部が列と行とに配列されていることが、有効である。したがって、補強枠は、各パッケージの端部に沿って、回路基板に接続されている。   In still another aspect of the present invention, the metal thin plate has a first group of grooves extending in parallel with each other and a second group of grooves intersecting with each other and extending in parallel with each other. Thus, a grid of grooves surrounding the die can be formed. A package can be easily separated from a group of simultaneously molded packages by simply cutting or sawing the package. It is also effective that a plurality of openings are arranged in columns and rows along the grooves. Therefore, the reinforcing frame is connected to the circuit board along the end of each package.

また、本発明の他の形態では、ヒートスプレッダはさらに、補強用の波形部（stiffening corrugation）を有している。波形の板は、同じ厚さの平板よりも強固であることが知られている。したがって、波形の金属薄板をヒートスプレッダとして用いることにより、パッケージの強度はより大きくなる。この補強用の波形部は、例えば、１つ以上の波状部（ripples）または１つ以上の椀状部の形状を有している。本発明では、金属薄板に形成された波状部と椀状部とをどのように組み合わせてもよい。波形に用いられる実際の形状にかかわらず、波状部によって形成された溝、または椀状部の底部によって形成された溝に開口部を配列することが、有効である。   In another embodiment of the present invention, the heat spreader further includes a reinforcing corrugation. Corrugated plates are known to be stronger than flat plates of the same thickness. Therefore, the strength of the package is further increased by using the corrugated metal thin plate as a heat spreader. The reinforcing corrugated portion has, for example, one or more ripples or one or more corrugated shapes. In the present invention, the corrugated portion and the hook-shaped portion formed on the metal thin plate may be combined in any way. Regardless of the actual shape used for the corrugations, it is effective to arrange the openings in the grooves formed by the corrugations or the grooves formed by the bottom of the bowl.

上述の形態に用いられる平坦な金属板と同様に、補強用の波形部は、互いに平行に延びる第１グループの波状部を有し得ることが有効である。この第１グループの波状部は、それらと交差している互いに平行に延びている第２グループの波状部によって補完されていてもよい。これにより、交点において分離されるようになる（disrupted）。２つのグループの波状部が、異なる２つの方向に平行に延びるように配列されていることにより、外部衝撃の有効な方向に関わらず、、熱的負荷毎に、パッケージは驚くべき剛性を得る。   As with the flat metal plate used in the above-described embodiment, it is effective that the corrugated portion for reinforcement can have a first group of corrugated portions extending in parallel with each other. The first group of undulations may be supplemented by a second group of undulations intersecting them and extending parallel to one another. As a result, the intersection is broken (disrupted). By arranging the two groups of undulations to extend in parallel in two different directions, the package gains surprising rigidity for each thermal load, regardless of the effective direction of the external impact.

さらに高い剛性を得るには、金属薄板の一方の側面に第１グループの波状突出部を有し、金属薄板の他方の側面に第２グループの波状突出部を有することが、有効である。   In order to obtain even higher rigidity, it is effective to have the first group of wavy projections on one side of the thin metal plate and the second group of wavy projections on the other side of the thin metal plate.

〔図面の簡単な説明〕
本発明およびその利点をより完全に理解するために、以下の説明を添付図面とともに参照されたい。 [Brief description of the drawings]
For a more complete understanding of the present invention and its advantages, reference should be made to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

図１（ａ）は、第１実施形態にかかる溝を有するヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。   FIG. 1A is a cross-sectional view showing an element assembly including a plurality of dies on a common circuit board using a heat spreader having grooves according to the first embodiment.

図１（ｂ）は、溝を有するヒートスプレッダを示す平面図である。   FIG.1 (b) is a top view which shows the heat spreader which has a groove | channel.

図１（ｃ）は、溝を有するヒートスプレッダを示す部分的な断面図である。   FIG. 1C is a partial cross-sectional view showing a heat spreader having a groove.

図２Ａは、波状部を有する第２実施形態の第１モデルのヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。   FIG. 2A is a cross-sectional view showing an element assembly including a plurality of dies on a common circuit board, using the heat spreader of the first model of the second embodiment having a wavy portion.

図２Ｂは、波状部を有する第２実施形態の第２モデルのヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。   FIG. 2B is a cross-sectional view showing an element assembly including a plurality of dies on a common circuit board, using the heat spreader of the second model of the second embodiment having a wavy portion.

図２Ｃは、波状部を有する第２実施形態の第３モデルのヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。   FIG. 2C is a cross-sectional view showing an element assembly including a plurality of dies on a common circuit board, using the heat spreader of the third model of the second embodiment having a wavy portion.

図３Ａは、波状部を有する第１モデルおよび第３モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。   FIG. 3A is a plan view showing a heat spreader of a first model and a third model having wavy portions.

図３Ｂは、波状部を有する第２モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。   FIG. 3B is a plan view showing a heat spreader of a second model having a wavy portion.

図４Ａは、大きいダイまたは小さいダイを備えた基板に装着された、波状部を有する第１モデルおよび第３モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。   FIG. 4A is a plan view showing first and third model heat spreaders with undulations mounted on a substrate with large or small dies.

図４Ｂは、大きいダイまたは小さいダイを備えた基板に装着された、波状部を有する第２モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。   FIG. 4B is a plan view showing a second model heat spreader with undulations mounted on a substrate with a large or small die.

図５Ａ〜図５Ｄは、第２実施形態の第１モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。   FIG. 5A to FIG. 5D are views showing a manufacturing process of a package using the first model heat spreader of the second embodiment.

図６Ａ〜図６Ｄは、第２実施形態の第２モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。   6A to 6D are diagrams illustrating a manufacturing process of a package using the second model heat spreader of the second embodiment.

図７Ａ〜図７Ｄは、第２実施形態の第３モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。   7A to 7D are diagrams illustrating a manufacturing process of a package using the heat spreader of the third model according to the second embodiment.

図８Ａは、第３実施形態にかかる椀状部を有するヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた第１モデルの素子アセンブリを示す断面図である。   FIG. 8A is a cross-sectional view showing a first model element assembly including a plurality of dies on a common circuit board using a heat spreader having a hook-shaped portion according to the third embodiment.

図８Ｂは、第３実施形態にかかる椀状部を有するヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた第２モデルの素子アセンブリを示す断面図である。   FIG. 8B is a cross-sectional view showing a second model element assembly including a plurality of dies on a common circuit board using a heat spreader having a hook-shaped portion according to the third embodiment.

図９は、椀状部を有するヒートスプレッダを示す平面図である。   FIG. 9 is a plan view showing a heat spreader having a bowl-shaped portion.

図１０は、ダイを備えた基板に装着された、椀状部を有するヒートスプレッダを示す平面図である。   FIG. 10 is a plan view showing a heat spreader having a hook-shaped portion mounted on a substrate having a die.

図１１Ａ〜図１１Ｄは、第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第１モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。   11A to 11D are diagrams illustrating a manufacturing process of a first model package using the heat spreader of the third embodiment.

図１２Ａ〜図１２Ｄは、第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第２モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。   12A to 12D are diagrams illustrating a manufacturing process of a second model package using the heat spreader of the third embodiment.

〔実施形態の詳細な説明〕
本発明の好ましい実施形態における形成過程および使用について、以下に説明する。しかしながら、本発明が、多種多様な特定の文脈に含まれる本発明の多くの適用できる概念を示しているということを、理解すべきである。以下で説明する特定の実施形態は、本発明を形成および使用するための特定の方法の例証にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。 [Detailed Description of Embodiment]
The formation process and use in preferred embodiments of the present invention are described below. However, it should be understood that the present invention illustrates many applicable concepts of the invention that fall within a wide variety of specific contexts. The specific embodiments described below are merely illustrative of specific ways to make and use the invention, and do not limit the scope of the invention.

図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図１（ｃ）は、本発明の第１実施形態の概略的な図である。この実施形態では、ヒートスプレッダ４がほぼ平坦な金属薄板から構成されている。回路基板１の表面には、複数のダイ２が、並んで配置されており、粘着性エポキシ樹脂３によって回路基板１に装着されている。ダイ２の上面には、ヒートスプレッダ４が配置されている。ヒートスプレッダ４は、格子状に配置された複数の溝５を有している。溝５は、ダイ２を隔てている隙間６の上に位置している。ヒートスプレッダ４は、粘着性エポキシ樹脂７によってダイ２に接着されている。   FIG. 1 (a), FIG. 1 (b), and FIG. 1 (c) are schematic views of the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the heat spreader 4 is composed of a substantially flat metal thin plate. A plurality of dies 2 are arranged side by side on the surface of the circuit board 1, and are attached to the circuit board 1 with an adhesive epoxy resin 3. A heat spreader 4 is disposed on the upper surface of the die 2. The heat spreader 4 has a plurality of grooves 5 arranged in a lattice pattern. The groove 5 is located above the gap 6 separating the die 2. The heat spreader 4 is bonded to the die 2 with an adhesive epoxy resin 7.

溝５の底には、複数の開口部８が配されている。これにより、モールド樹脂９が、ヒートスプレッダ４の上面からダイ２間の隙間６に自在に流れ込み、溝５を充填することができる。これにより、補強枠が形成される。余分なモールド樹脂９を回収するために、畝溝１０が、溝５と平行に備えられている。これにより、ヒートスプレッダ４の上面はモールド樹脂９によって覆われず、放熱がより効果的に行われる。   A plurality of openings 8 are arranged at the bottom of the groove 5. As a result, the mold resin 9 can freely flow from the upper surface of the heat spreader 4 into the gap 6 between the dies 2 to fill the grooves 5. Thereby, a reinforcement frame is formed. A trough groove 10 is provided in parallel with the groove 5 in order to collect excess mold resin 9. Thereby, the upper surface of the heat spreader 4 is not covered with the mold resin 9, and heat radiation is performed more effectively.

モールド樹脂が硬化した後、チップと回路基板とを電気的に接続するために、はんだボールが装着され、次に、アセンブリを溝５の中心に沿って切断する切断プロセスまたはのこぎりのようなもので切るプロセスによって、パッケージが切り離される。これにより、補強枠を有する半導体デバイスが得られる。   After the mold resin is cured, solder balls are mounted to electrically connect the chip and circuit board, and then a cutting process or saw that cuts the assembly along the center of the groove 5 The cutting process separates the package. Thereby, a semiconductor device having a reinforcing frame is obtained.

図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃは、本発明の第２実施形態の３つの変形例を示す概略図である。この実施形態では、ヒートスプレッダ４が波形の金属薄板からなり、上記の補強用の波形部は波状の形状を有している回路基板１の上面には、複数のダイ２が並んで配置されており、粘着性エポキシ樹脂３によって回路基板１に装着されている。ダイ２の上には、ヒートスプレッダ４が位置している。このヒートスプレッダ４は、補強用の波形部を有している。この補強用の波形部は、複数の波状部１１によって構成されている。該波状部は、互いに平行に延びており、第１グループの波状部に相当する。   2A, 2B, and 2C are schematic views showing three modifications of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the heat spreader 4 is made of a corrugated metal thin plate, and the corrugated portion for reinforcement has a corrugated shape. A plurality of dies 2 are arranged side by side on the upper surface of the circuit board 1. The circuit board 1 is mounted with an adhesive epoxy resin 3. A heat spreader 4 is located on the die 2. The heat spreader 4 has a corrugated portion for reinforcement. The reinforcing corrugated portion is composed of a plurality of corrugated portions 11. The wavy portions extend in parallel to each other and correspond to a first group of wavy portions.

図２Ａ及び図２Ｂのヒートスプレッダ４は、第１グループの波状部の隆起部（ridges）が粘着性のエポキシ樹脂７によってダイ２の上面に接着されているように、ダイ２に装着されている。図２Ｃのヒートスプレッダ４は、その波形ではない領域が粘着性のエポキシ樹脂７によってダイ２の上面に接着されているように、ダイ２に装着されている。さらに、図２Ｂのヒートスプレッダ４は、第１グループの波状部１１と交差している第２グループの波状部１２を有している。   The heat spreader 4 of FIGS. 2A and 2B is mounted on the die 2 such that the ridges of the first group of undulations are adhered to the upper surface of the die 2 by an adhesive epoxy resin 7. The heat spreader 4 of FIG. 2C is mounted on the die 2 such that the non-corrugated region is adhered to the upper surface of the die 2 with an adhesive epoxy resin 7. Furthermore, the heat spreader 4 of FIG. 2B has a second group of corrugated portions 12 that intersect with the first group of corrugated portions 11.

第１グループの波状部１１は、金属薄板の一方の面、つまり（ダイ２側の）底面の方向に突き出ており、第２グループの波状部１２は、金属薄板の他方の面、つまり（ダイ２から離れた）上側の面の方向に突き出ている。   The corrugated portion 11 of the first group protrudes in the direction of one surface of the thin metal plate, that is, the bottom surface (on the die 2 side), and the corrugated portion 12 of the second group corresponds to the other surface of the thin metal plate, that is, (die Protruding in the direction of the upper surface (away from 2).

波状部１１の底と、ヒートスプレッダ４の非波形領域とには、複数の開口部８が配置されている。該開口部により、モールド樹脂９が、ヒートスプレッダ４の上面から、ダイ２同士の間の隙間６、および、ヒートスプレッダ４とダイ２との間の隙間６に自在に流れ込み波状部１１・１２を充填し、ヒートスプレッダ４の上面を覆う。これにより、補強枠が形成される。   A plurality of openings 8 are arranged at the bottom of the corrugated portion 11 and the non-waveform region of the heat spreader 4. The opening allows the mold resin 9 to freely flow from the upper surface of the heat spreader 4 into the gap 6 between the dies 2 and the gap 6 between the heat spreader 4 and the die 2 to fill the corrugated portions 11 and 12. The upper surface of the heat spreader 4 is covered. Thereby, a reinforcement frame is formed.

モールド樹脂が硬化した後、チップと回路基板とを電気的に接続するために、はんだボールが装着される。次に、アセンブリを溝５の中心に沿って切断する切断プロセスまたはのこぎりのようなもので切るプロセスによって、パッケージが切り離される。これにより、補強枠を有する半導体デバイスが得られる。   After the mold resin is cured, solder balls are mounted to electrically connect the chip and the circuit board. The package is then separated by a cutting process that cuts the assembly along the center of the groove 5 or by a process such as sawing. Thereby, a semiconductor device having a reinforcing frame is obtained.

再び第２実施形態のヒートスプレッダ４を、図３Ａおよび図３Ｂに示す。ヒートスプレッダ４の構造を説明するために、ヒートスプレッダの表面を部分的に拡大した。ヒートスプレッダ４は、第１グループの波状部１１を有している。該波状部１１によって形成された溝の底には、波状部１１間の領域と同様に、開口部８が位置している。図３Ｂでは、ヒートスプレッダ４は、さらに、第１グループの波状部１１とは逆方向に突き出た第２グループの波状部１２を有している。   The heat spreader 4 of the second embodiment is shown again in FIGS. 3A and 3B. In order to explain the structure of the heat spreader 4, the surface of the heat spreader was partially enlarged. The heat spreader 4 has a first group of wavy portions 11. An opening 8 is located at the bottom of the groove formed by the wavy portions 11, similarly to the region between the wavy portions 11. In FIG. 3B, the heat spreader 4 further includes a second group of corrugated portions 12 protruding in the opposite direction to the first group of corrugated portions 11.

また、比較的大きなダイ２または比較的小さなダイ２のアセンブリに用いられる構造を、それぞれ図４Ａおよび図４Ｂに示す。第１グループの波状部１１は、ダイ２の上に位置するように配列されている。これにより、該波状部を、強く正確に接着できる。図４Ｂに示したように、第２グループの波状部１２のダイ２に対する位置は、ヒートスプレッダ４に対してあまり重要な影響を与えない。   Also, the structures used for the assembly of a relatively large die 2 or a relatively small die 2 are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. The first group of wavy portions 11 are arranged so as to be located on the die 2. Thereby, this wavy part can be adhere | attached strongly and correctly. As shown in FIG. 4B, the position of the second group of corrugations 12 relative to the die 2 does not have a significant effect on the heat spreader 4.

図５、図６、及び図７は、第２実施形態の３つの変形例に関する、半導体デバイスの製造プロセスを示している。初めに、粘着性エポキシ樹脂７からなる層を、ダイ２の上面に堆積する。次に、ヒートスプレッダ４をダイ２の上面に接着する。最後に、隙間６をモールド樹脂９によって充填することにより、空気を該隙間６の外に出す。モールド樹脂９が硬化した後、チップと回路基板とを電気的に接続するために、はんだボールが装着され、次に、のこぎりによる切断プロセスによってパッケージが切り離される。   5, 6 and 7 show the manufacturing process of the semiconductor device regarding three modifications of the second embodiment. First, a layer made of an adhesive epoxy resin 7 is deposited on the upper surface of the die 2. Next, the heat spreader 4 is bonded to the upper surface of the die 2. Finally, the gap 6 is filled with the mold resin 9 so that air is taken out of the gap 6. After the mold resin 9 is cured, solder balls are mounted to electrically connect the chip and the circuit board, and then the package is separated by a cutting process using a saw.

図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の第３実施形態の２つの変形例を示す概略的な図である。この実施形態では、ヒートスプレッダ４が波形の金属薄板からなり、補強用の波形部は椀状部１３の形状を有している。回路基板１の上面には、複数のダイ２が並んで配置されており、粘着性エポキシ樹脂３によって回路基板１に装着されている。ダイ２の上には、ヒートスプレッダ４が位置している。このヒートスプレッダ４は、補強用の波形部を有している。補強用の波形部は、複数の椀状部１３によって構成されている。   FIG. 8A and FIG. 8B are schematic diagrams showing two modifications of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the heat spreader 4 is made of a corrugated metal thin plate, and the corrugated portion for reinforcement has the shape of the hook-shaped portion 13. On the upper surface of the circuit board 1, a plurality of dies 2 are arranged side by side and attached to the circuit board 1 with an adhesive epoxy resin 3. A heat spreader 4 is located on the die 2. The heat spreader 4 has a corrugated portion for reinforcement. The reinforcing corrugated portion is composed of a plurality of hook-shaped portions 13.

図８Ａのヒートスプレッダ４は、椀状部１３の底が粘着性エポキシ樹脂７によってダイ２の上面に接着されるように、ダイ２に装着されている。図８Ｂのヒートスプレッダ４は、その非波形領域が粘着性エポキシ樹脂７によってダイ２の上面に接着され、椀状部１３が上に突き出ているように、ダイ２に接着されている。   The heat spreader 4 of FIG. 8A is attached to the die 2 such that the bottom of the bowl-shaped portion 13 is adhered to the upper surface of the die 2 by the adhesive epoxy resin 7. The heat spreader 4 of FIG. 8B is adhered to the die 2 such that the non-corrugated region is adhered to the upper surface of the die 2 by the adhesive epoxy resin 7 and the hook-shaped portion 13 protrudes upward.

椀状部１３の底、および、ヒートスプレッダ４の非波形領域には、複数の開口部８があり、該開口部によって、モールド樹脂９が、ヒートスプレッダ４の上面から、ダイ２同士の間の隙間６およびヒートスプレッダ４とダイ２との隙間に自在に流れ込み、椀状部１３を充填し、ヒートスプレッダ４の上面を覆う。これにより、補強枠を形成される。   There are a plurality of openings 8 in the bottom of the bowl-shaped portion 13 and in the non-corrugated region of the heat spreader 4, and the opening 6 allows the mold resin 9 to pass through the gap 6 between the dies 2 from the upper surface of the heat spreader 4. In addition, it freely flows into the gap between the heat spreader 4 and the die 2, fills the bowl-shaped portion 13, and covers the upper surface of the heat spreader 4. Thereby, a reinforcement frame is formed.

モールド樹脂が硬化した後、チップと回路基板とを電気的に接続するために、はんだボールが装着され、次に、ダイ２同士の間の隙間６に沿ってアセンブリを切断する切断プロセスまたはのこぎりのようなもので切るプロセスによって、パッケージが切り離される。これにより、補強枠を有する半導体デバイスが得られる。   After the mold resin is cured, solder balls are mounted to electrically connect the chip and circuit board, and then a cutting process or saw that cuts the assembly along the gap 6 between the dies 2 The package is separated by the process of cutting with something like this. Thereby, a semiconductor device having a reinforcing frame is obtained.

再び第３実施形態のヒートスプレッダ４を、図９に示す。ヒートスプレッダ４の構造を説明するために、ヒートスプレッダの表面を部分的に拡大した。ヒートスプレッダ４は、椀状部１３によって形成された補強用の波形部を有している。椀状部１３の底には、椀状部１３同士の間の領域と同様に、開口部８がある。   FIG. 9 shows the heat spreader 4 of the third embodiment again. In order to explain the structure of the heat spreader 4, the surface of the heat spreader was partially enlarged. The heat spreader 4 has a corrugated portion for reinforcement formed by the hook-shaped portion 13. At the bottom of the bowl-shaped portion 13, there is an opening 8 as in the area between the bowl-shaped portions 13.

ダイ２のアセンブリに用いられる構造を、図１０に示す。椀状部１３は、ダイ２の上に位置するように配列されている。これにより、該椀状部を強く正確に接着できる。   The structure used for the assembly of the die 2 is shown in FIG. The hook-shaped portions 13 are arranged so as to be positioned on the die 2. Thereby, this hook-shaped part can be adhere | attached strongly and correctly.

図１１および図１２には、第３実施形態の２つの変形例に関する、半導体デバイスの製造プロセスを示す。初めに、粘着性エポキシ樹脂７からなる層を、ダイ２の上面に装着する。次に、ヒートスプレッダ４をダイ２の上面に接着する。最後に、隙間６をモールド樹脂９によって充填することにより、空気を該隙間６の外に出す。モールド樹脂９が硬化した後、のこぎりによる切断プロセスによってパッケージを切り離す。   FIG. 11 and FIG. 12 show a semiconductor device manufacturing process regarding two modifications of the third embodiment. First, a layer made of the adhesive epoxy resin 7 is mounted on the upper surface of the die 2. Next, the heat spreader 4 is bonded to the upper surface of the die 2. Finally, the gap 6 is filled with the mold resin 9 so that air is taken out of the gap 6. After the mold resin 9 is cured, the package is separated by a saw cutting process.

（ａ）は、第１実施形態にかかる溝を有するヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。（ｂ）は、溝を有するヒートスプレッダを示す平面図である。（ｃ）は、溝を有するヒートスプレッダを示す部分的な断面図である。(A) is sectional drawing which shows the element assembly provided with the several die | dye in the common circuit board using the heat spreader which has the groove | channel concerning 1st Embodiment. (B) is a top view which shows the heat spreader which has a groove | channel. (C) is a partial sectional view showing a heat spreader having a groove. 波状部を有する第２実施形態の第１モデルのヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the element assembly provided with the several die | dye on the common circuit board using the heat spreader of the 1st model of 2nd Embodiment which has a waveform. 波状部を有する第２実施形態の第２モデルのヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the element assembly provided with the several die | dye on the common circuit board using the heat spreader of the 2nd model of 2nd Embodiment which has a waveform. 波状部を有する第２実施形態の第３モデルのヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた素子アセンブリを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the element assembly provided with the several die | dye on the common circuit board using the heat spreader of the 3rd model of 2nd Embodiment which has a waveform. 波状部を有する第１モデルおよび第３モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。It is a top view which shows the heat spreader of the 1st model and 3rd model which have a wavelike part. 波状部を有する第２モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。It is a top view which shows the heat spreader of the 2nd model which has a waveform part. 大きいダイまたは小さいダイを備えた基板に装着された、波状部を有する第１モデルおよび第３モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。It is a top view which shows the heat spreader of the 1st model and the 3rd model which have the wavelike part with which the board | substrate provided with the big die | dye or a small die | dye was mounted | worn. 大きいダイまたは小さいダイを備えた基板に装着された、波状部を有する第２モデルのヒートスプレッダを示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a second model heat spreader having a corrugated portion mounted on a substrate with a large die or a small die. 第２実施形態の第１モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 1st model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第１モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 1st model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第１モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 1st model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第１モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 1st model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第２モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 2nd model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第２モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 2nd model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第２モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 2nd model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第２モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 2nd model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第３モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 3rd model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第３モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 3rd model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第３モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 3rd model of 2nd Embodiment. 第２実施形態の第３モデルのヒートスプレッダを用いたパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package using the heat spreader of the 3rd model of 2nd Embodiment. 第３実施形態にかかる椀状部を有するヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた第１モデルの素子アセンブリを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the element assembly of the 1st model provided with the several die | dye in the common circuit board using the heat spreader which has the hook-shaped part concerning 3rd Embodiment. 第３実施形態にかかる椀状部を有するヒートスプレッダを用いた、共通の回路基板に複数のダイを備えた第２モデルの素子アセンブリを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the element assembly of the 2nd model provided with the several die | dye on the common circuit board using the heat spreader which has the hook-shaped part concerning 3rd Embodiment. 椀状部を有するヒートスプレッダを示す平面図である。It is a top view which shows the heat spreader which has a bowl-shaped part. ダイを備えた基板に装着された、椀状部を有するヒートスプレッダを示す平面図である。It is a top view which shows the heat spreader which has the hook-shaped part with which the board | substrate provided with die | dye was mounted | worn. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第１モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of a 1st model using the heat spreader of 3rd Embodiment. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第１モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of a 1st model using the heat spreader of 3rd Embodiment. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第１モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of a 1st model using the heat spreader of 3rd Embodiment. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第１モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of a 1st model using the heat spreader of 3rd Embodiment. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第２モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of the 2nd model using the heat spreader of 3rd Embodiment. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第２モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of the 2nd model using the heat spreader of 3rd Embodiment. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第２モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of the 2nd model using the heat spreader of 3rd Embodiment. 第３実施形態のヒートスプレッダを用いた、第２モデルのパッケージの製造プロセスを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the package of the 2nd model using the heat spreader of 3rd Embodiment.

Claims (20)

半導体のダイと、
厚さがほぼ一定な金属薄板からなるヒートスプレッダであって、上記金属薄板は穿孔処理され、少なくとも１つの開口部が形成されており、上記開口部がモールド樹脂の通路となっている、ヒートスプレッダと、
を備えた、半導体デバイス。 A semiconductor die,
A heat spreader made of a thin metal plate having a substantially constant thickness, wherein the thin metal plate is perforated to form at least one opening, and the opening serves as a mold resin passage; and
A semiconductor device comprising: 上記の金属薄板はほぼ平坦になっており、
少なくとも１つの開口部が、上記の金属薄板の厚さが部分的に薄くなっている溝に位置している、請求項１に記載の半導体デバイス。 The above thin metal plate is almost flat,
The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one opening is located in a groove in which the thickness of the metal thin plate is partially reduced. 上記の溝と平行に、少なくとも１つの畝溝が備えられ、余分なモールド樹脂を回収するようになっている、請求項２に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 2, wherein at least one ridge groove is provided in parallel with the groove, and an excess mold resin is collected. 上記の金属薄板は、互いに平行に延びる第１グループの溝と、上記の第１グループの溝と交差し、かつ互いに平行に延びる第２グループの溝とを有している、請求項２に記載の半導体デバイス。   The metal sheet has a first group of grooves extending in parallel with each other, and a second group of grooves intersecting with the first group of grooves and extending in parallel with each other. Semiconductor devices. 上記の溝に沿って、複数の開口部が列と行とに配列されている、請求項４に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 4, wherein a plurality of openings are arranged in columns and rows along the groove. さらに、上記ヒートスプレッダは補強用の波形部を有している、請求項１に記載の半導体デバイス。   Furthermore, the said heat spreader is a semiconductor device of Claim 1 which has the waveform part for reinforcement. 上記の補強用の波形部は、少なくとも１つの波状部の形状を有している、請求項６に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the reinforcing corrugated portion has a shape of at least one corrugated portion. 少なくとも１つの開口部が、波状部によって形成された溝に位置している、請求項７に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the at least one opening is located in a groove formed by the corrugated portion. 上記の補強用の波形部は、少なくとも１つの椀状部の形状を有している、請求項６に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the reinforcing corrugated portion has a shape of at least one hook-shaped portion. 上記の少なくとも１つの開口部が、椀状部の底部に位置している、請求項９に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device of claim 9, wherein the at least one opening is located at a bottom of the bowl-shaped portion. 上記の補強用の波形部は、少なくとも１つの波状部と少なくとも１つの椀状部とを組み合わせたものである、請求項６に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the reinforcing corrugated portion is a combination of at least one corrugated portion and at least one corrugated portion. 少なくとも１つの開口部が、椀状部の底部に位置している、請求項１１に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device of claim 11, wherein the at least one opening is located at the bottom of the bowl. 上記の補強用の波形部は、互いに平行に延びる第１グループの波状部を含んでいる、請求項６に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the reinforcing corrugated portion includes a first group of corrugated portions extending in parallel with each other. さらに、上記の補強用の波形部は、互いに平行に延び、かつ第１グループの波状部と交差する第２グループの波状部を含んでおり、その交点において分離されるようになっている、請求項１３に記載の半導体デバイス。   Further, the reinforcing corrugated portion includes a second group of corrugated portions extending in parallel with each other and intersecting the first group of corrugated portions, and is separated at the intersection. Item 14. The semiconductor device according to Item 13. 上記第１グループの波状部は、金属薄板の一方の側面に突き出ており、上記第２グループの波状部は、金属薄板の他方の側面に突き出ている、請求項１４に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 14, wherein the first group of wavy portions protrudes from one side surface of the thin metal plate, and the second group of wavy portions protrudes from the other side surface of the thin metal plate. さらに、回路基板と、
モールド樹脂とを備え、
上記の半導体のダイは、回路基板に接着され、該回路基板と電気的に接続しているとともに、
上記モールド樹脂は、半導体のダイ及びヒートスプレッタを取り囲むようになっている、請求項１に記載の半導体デバイス。 And a circuit board,
With mold resin,
The semiconductor die is bonded to a circuit board and electrically connected to the circuit board.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the mold resin surrounds a semiconductor die and a heat spreader. 半導体デバイスの反り防止ヒートスプレッタであって、
厚さがほぼ一定な金属薄板からなり、
上記金属薄板は、穿孔処理され少なくとも１つの開口部が形成されており、
上記開口部がモールド樹脂の通路になっている、半導体デバイスの反り防止ヒートスプレッダ。 A heat spreader for preventing warpage of a semiconductor device,
It consists of a thin metal plate with a constant thickness,
The metal sheet is perforated to form at least one opening,
A heat spreader for preventing warpage of a semiconductor device, wherein the opening is a passage for a mold resin. 半導体のダイを準備する工程と、
上記の半導体のダイの上面に、厚さがほぼ一定の金属薄板からなり、上記の金属薄板に少なくとも１つの開口部があるヒートスプレッダを接着する工程と、
上記の半導体のダイの上面にモールド樹脂を堆積し、該モールド樹脂を、金属薄板の少なくとも１つの開口部に通過させる工程と、を含む半導体デバイスの組立方法。 Preparing a semiconductor die; and
Adhering a heat spreader made of a thin metal plate having a substantially constant thickness on the upper surface of the semiconductor die and having at least one opening in the thin metal plate;
Depositing a mold resin on the upper surface of the semiconductor die, and passing the mold resin through at least one opening of a metal thin plate. さらに、上記のモールド樹脂を堆積する工程の前に、半導体のダイの下面を回路基板に接着する工程を含む、請求項１８に記載の方法。   19. The method of claim 18, further comprising the step of adhering the lower surface of the semiconductor die to the circuit board prior to the step of depositing the mold resin. さらに、上記の半導体のダイの構成要素が回路基板のはんだボールに電気的に接続されるように、半導体のダイの接続パッドを回路基板の接続パッドにワイヤボンディングする工程を含む、請求項１９に記載の方法。   20. The method of claim 19, further comprising wire bonding the semiconductor die connection pads to the circuit board connection pads such that the semiconductor die components are electrically connected to solder balls on the circuit board. The method described.
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